本文關(guān)鍵詞：基于三次諧波注入的五相永磁同步電機控制策略研究

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【摘要】：為緩解日益嚴峻的環(huán)境污染和能源枯竭問題,電動汽車因其綠色環(huán)保的特點應運而生并受到了廣泛關(guān)注,永磁同步電機作為電動汽車的核心部件,人們對其安全可靠性要求愈發(fā)嚴格,要求其具有足夠的容錯能力在故障發(fā)生后仍能無擾運行。多相電機相比于傳統(tǒng)的三相電機容錯能力大大提高,并具有高功率密度和低轉(zhuǎn)矩波動,更高的轉(zhuǎn)速范圍和過載能力等優(yōu)良性能,因此本文著眼于五相永磁同步電機,對其控制系統(tǒng)進行深入研究。首先,對電機正常運行時的控制策略進行研究。推導出同步旋轉(zhuǎn)坐標系的數(shù)學模型,并以此為基礎(chǔ)根據(jù)空載氣隙磁場是否正弦,提出了單空間和雙空間兩種矢量控制策略,在Simulink中搭建五相電機控制系統(tǒng)的仿真模型驗證控制策略的可行性。通過三次諧波注入的方法提高電機的輸出轉(zhuǎn)矩,并在電流有效值約束、幅值約束和轉(zhuǎn)矩損耗比約束三種情況下設(shè)計三次諧波電流的最佳注入率,在有限元軟件中對三種注入率下電機的電磁轉(zhuǎn)矩和損耗進行對比分析。其次,研究用于五相半橋逆變器的脈寬調(diào)制算法。和三相電機SVPWM方法進行類比,推導相鄰四矢量脈寬調(diào)制方法(NFV-SVPWM)的實現(xiàn)過程并提出一種與之等效的注入零序分量的基于載波脈寬調(diào)制方法(ZI-CPWM),同時將ZICPWM進行拓展使之應用于三次諧波注入的雙空間矢量控制中,在Simulink中對兩種PWM方法進行仿真驗證。然后,研究五相電機一相開路故障下的容錯控制策略�；谖逑嚯姍C一相開路狀態(tài)下的解耦矩陣和數(shù)學模型,在銅損最小和電流幅值相等兩種約束條件下對零序分量進行優(yōu)化設(shè)計,建立開路故障下的解耦矢量控制模型;在考慮空載氣隙磁場非正弦的情況下,推導三次諧波空間的數(shù)學模型,運用注入三次諧波電流的方法消除二、四次轉(zhuǎn)矩脈動,同時根據(jù)不同的約束條件實現(xiàn)銅損最小和電流幅值相等的控制,最后利用有限元仿真對提出的四種容錯策略進行對比。最后,對控制系統(tǒng)進行硬件設(shè)計,其中包括了功率驅(qū)動單元和以DSP芯片TMS320F28335為核心的控制單元,同時進行軟件設(shè)計和程序編寫。搭建實驗平臺對本文所提出的PWM方法,矢量控制策略及容錯控制策略進行實驗,以此驗證提出的控制方法正確性和可行性。
【關(guān)鍵詞】：五相永磁同步電機 三次諧波注入 脈寬調(diào)制 容錯控制
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述10-18
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 研究現(xiàn)狀分析17-18
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 五相永磁同步電機矢量控制及最佳三次諧波電流注入率的確定19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 五相永磁同步電機的數(shù)學模型19-22
• 2.3 五相永磁同步電機矢量控制策略22-26
• 2.3.1 單空間矢量控制策略22-24
• 2.3.2 雙空間矢量控制策略24-26
• 2.4 最佳三次諧波電流注入率的確定26-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 五相半橋脈寬調(diào)制算法的研究31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 相鄰四矢量SVPWM算法31-36
• 3.3 注入零序分量的CPWM算法36-40
• 3.3.1 單空間ZI-CPWM算法36-39
• 3.3.2 雙空間ZI-CPWM算法39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 五相永磁同步電機的容錯控制策略研究41-54
• 4.1 引言41
• 4.2 缺相故障下正弦波五相永磁同步電機的容錯控制策略41-47
• 4.2.1 基波同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型41-44
• 4.2.2 基于銅損最小原則的容錯策略M144-46
• 4.2.3 基于電流幅值相等原則的容錯策略M246-47
• 4.3 注入三次諧波電流的容錯控制策略47-50
• 4.3.1 三次諧波電流注入率的選取47-49
• 4.3.2 三次諧波電流注入時的銅損最小原則M349
• 4.3.3 三次諧波電流注入時的電流幅值相等原則M449-50
• 4.4 有限元仿真分析50-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 五相永磁同步電機控制系統(tǒng)實驗分析54-66
• 5.1 引言54
• 5.2 五相永磁同步電機控制器硬件結(jié)構(gòu)54-58
• 5.2.1 驅(qū)動單元55-57
• 5.2.2 控制單元57-58
• 5.3 五相永磁同步電機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計58-59
• 5.4 實驗結(jié)果及分析59-64
• 5.5 本章小結(jié)64-66
• 結(jié)論66-68
• 參考文獻68-72
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文72-74
• 致謝74

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1 朱海云;;同步電機的調(diào)頻同步啟動[J];中國設(shè)備工程;2007年04期

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5 薛薇;郭彥嶺;陳增強;;永磁同步電機的混沌分析及其電路實現(xiàn)[J];物理學報;2009年12期

6 李巖;;對《降低同步電機總裝下線率》成果的評價[J];中國質(zhì)量;2009年11期

7 唐麗嬋;齊亮;;永磁同步電機的應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];裝備機械;2011年01期

8 岳明;;永磁同步電機的快速啟動方案設(shè)計[J];電子測量技術(shù);2011年04期

9 董磊;馬文忠;胡慧慧;;同步電機并網(wǎng)發(fā)電實驗裝置的開發(fā)[J];實驗科學與技術(shù);2012年04期

10 陸華才;;永磁同步電機無位置傳感器控制介紹[J];電機技術(shù);2012年06期

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1 黃明星;葉云岳;范承志;;復合永磁同步電機的設(shè)計與分析[A];2006年全國直線電機學術(shù)年會論文集[C];2006年

2 劉賢興;霍群海;;優(yōu)化的永磁同步電機滑模變結(jié)構(gòu)控制仿真[A];2006中國電工技術(shù)學會電力電子學會第十屆學術(shù)年會論文摘要集[C];2006年

3 張瑜;路尚書;李崇堅;趙曉坦;李凡;段巍;安虹;雷鳴;;三電平同步電機轉(zhuǎn)子磁場定向控制系統(tǒng)介紹[A];中國計量協(xié)會冶金分會2008年會論文集[C];2008年

4 張瑜;路尚書;李崇堅;趙曉坦;李凡;段巍;安虹;雷鳴;;三電平同步電機轉(zhuǎn)子磁場定向控制系統(tǒng)介紹[A];2008全國第十三屆自動化應用技術(shù)學術(shù)交流會論文集[C];2008年

5 王本振;柴鳳;程樹康;;徑向和切向結(jié)構(gòu)永磁同步電機的性能研究[A];第十三屆中國小電機技術(shù)研討會論文集[C];2008年

6 尹忠剛;鐘彥儒;張瑞峰;曹鈺;;永磁同步電機無速度傳感器新穎控制策略綜述[A];第三屆數(shù)控機床與自動化技術(shù)專家論壇論文集[C];2012年

7 孫永海;劉建明;高建民;;一起同步電機不能拖動負載的故障探討[A];魯冀晉瓊粵川遼七省金屬（冶金）學會第十九屆礦山學術(shù)交流會論文集（機械電氣卷）[C];2012年

8 王麗梅;;電動汽車永磁同步電機控制器硬件設(shè)計[A];西南汽車信息：2011年上半年合刊[C];2011年

9 龍曉軍;于雙和;楊振強;杜佳璐;;基于自抗擾技術(shù)的永磁同步電機調(diào)速方法[A];2011年中國智能自動化學術(shù)會議論文集（第一分冊）[C];2011年

10 朱洪成;謝寶昌;;獨立變槳永磁同步電機設(shè)計[A];第十八屆中國小電機技術(shù)研討會論文集[C];2013年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 張永法;F2TP永磁同步電機掀起節(jié)能革命[N];中國紡織報;2007年

2 羅暉;尤尼康欲領(lǐng)航國產(chǎn)高端變頻器市場[N];科技日報;2008年

3 世淮;變頻器發(fā)展趨勢淺析[N];中國電力報;2006年

4 楊雄飛;軋機高效傳動技術(shù)[N];世界金屬導報;2012年

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1 孫靜;混合動力電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)化控制策略研究[D];山東大學;2015年

2 邱鑫;電動汽車用永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學;2014年

3 唐校;基于60°坐標系SVPWM的永磁同步電機高效率直接轉(zhuǎn)矩控制研究[D];華南理工大學;2015年

4 陳星;車用機電復合傳動系統(tǒng)機電耦合非線性振動研究[D];北京理工大學;2015年

5 曹海川;電感集成式高速無槽永磁同步電機的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

6 牛里;基于參數(shù)辨識的高性能永磁同步電機控制策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

7 楊曉輝;數(shù)控機床中永磁同步電機非線性混沌同步控制算法的研究[D];南昌大學;2015年

8 李玉猛;五相雙轉(zhuǎn)子永磁同步電機設(shè)計及其電磁特性研究[D];北京理工大學;2015年

9 張虎;基于永磁同步電機的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)力矩控制算法研究[D];吉林大學;2015年

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1 郭彥嶺;永磁同步電機的混沌控制研究[D];天津科技大學;2010年

2 曾文濤;基于DSP的永磁同步電機無位置傳感器控制技術(shù)研究與開發(fā)[D];華南理工大學;2015年

3 嚴沛權(quán);永磁同步電機的矢量控制系統(tǒng)研究[D];華南理工大學;2015年

4 王洪杰;基于DSP的永磁同步電機無傳感器控制系統(tǒng)研究[D];天津理工大學;2015年

5 陶澤昊;基于磁通觀測器的永磁同步電機速度跟蹤控制策略研究[D];燕山大學;2015年

6 田永新;車用永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)研究與設(shè)計[D];天津理工大學;2015年

7 焦山旺;具有容錯能力的永磁電機矢量控制系統(tǒng)的研究[D];江南大學;2015年

8 成傳柏;內(nèi)置式永磁同步電機模糊PI弱磁算法研究[D];湖南工業(yè)大學;2015年

9 石敏;永磁同步電機高性能弱磁控制策略的研究[D];湖南工業(yè)大學;2015年

10 張仕聰;永磁同步電機驅(qū)動平面欠驅(qū)動2R機械臂的非線性動力特性研究[D];西南交通大學;2015年

，

本文編號：697537